EP1717141B1 - Unterseeboot mit einer Brennstoffanlage - Google Patents

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EP1717141B1
EP1717141B1 EP06005690A EP06005690A EP1717141B1 EP 1717141 B1 EP1717141 B1 EP 1717141B1 EP 06005690 A EP06005690 A EP 06005690A EP 06005690 A EP06005690 A EP 06005690A EP 1717141 B1 EP1717141 B1 EP 1717141B1
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EP
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fuel cell
water
submarine
battery compartment
hydrogen
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EP06005690A
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English (en)
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EP1717141A3 (de
EP1717141A2 (de
Inventor
Hans Pommer
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ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Original Assignee
Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/08—Propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/36—Adaptations of ventilation, e.g. schnorkels, cooling, heating, or air-conditioning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H2021/003—Use of propulsion power plant or units on vessels the power plant using fuel cells for energy supply or accumulation, e.g. for buffering photovoltaic energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a submarine with a fuel cell system.
  • submarines which have a fuel cell system for an external air-independent drive for energy supply, which provides electrical energy for driving the submarine and for the other units of the submarine when submerged.
  • fuel cell systems are usually provided in addition to a conventional diesel-electric drive, which additionally has batteries, in particular lead-acid batteries for storing electrical energy for the external air-independent drive of the submarine.
  • the known fuel cell systems in submarines are operated with hydrogen and oxygen. This creates water in the fuel cell, which exits at the cathode side of the fuel cell. In addition, excess oxygen exits the cathode side. At the anode side of the fuel cells, only a small amount of water and excess hydrogen, together with small amounts of foreign gases, does not react with the oxygen in the fuel cell.
  • the leakage of hydrogen in the submarine is problematic due to the enclosed space of the submarine and a resulting explosion hazard. Therefore, the hydrogen must be collected and is usually converted to water via a catalytic recombiner with the supply of air or oxygen.
  • a catalytic recombiner with the supply of air or oxygen.
  • Such a submarine is from the GB 2 250 130 A known.
  • a disadvantage of this technique is that the recombiner claimed additional space, which is usually very tight in the submarine, and in addition is relatively heavy, since it must be designed as a flameproof container explosion proof.
  • the submarine according to the invention has a fuel cell system as well as a battery system arranged in a battery compartment, in particular with lead batteries.
  • the battery compartment is provided with a ventilation system in order to be able to discharge gases released from the batteries, which is also hydrogen, in the case of the normally used lead-acid batteries, specifically from the battery compartment.
  • gases released from the fuel cell system, in particular hydrogen, which is released at the anode are likewise discharged into the ventilation system of the battery compartment or treated via this.
  • This arrangement makes it possible to dispense with an additional recombiner for neutralizing the released from the fuel cell hydrogen.
  • an already required for the battery compartment ventilation system is now additionally used to dissipate the released from the fuel cell exhaust gases.
  • the actual fuel cell or the anode side is encapsulated accordingly to to capture the released gases, especially hydrogen, and to supply via lines to the ventilation system of the battery compartment. Since this ventilation system is also designed for the derivation of hydrogen when using lead acid batteries, this system can also easily catch and release or render harmless the hydrogen released from the fuel cell system.
  • the fuel cell system is connected via a residual gas line to the battery compartment of the submarine to direct the released gas from the fuel cell system in the battery compartment.
  • the gas released by the fuel cell as well as the gases released by the batteries are discharged via the ventilation system of the battery compartment.
  • a residual gas system for the residual gases of the fuel source is created, which is connected to the ventilation system of the battery compartment to a system.
  • the battery compartment preferably also has a ventilation or an air inlet, through which air is supplied from the interior of the submarine into the battery compartment, which replaces the air or gases which are extracted or extracted by the ventilation system.
  • the derivation of the released from the fuel cell system gases in the battery compartment allows a particularly simple design of the entire residual gas system, since the number of required components is minimized.
  • a simple explosion protection can be ensured, since both the fuel released by the fuel cell system as well as by the batteries hydrogen can be diluted below the explosion limit by the air supply in the battery compartment. So it can be ensured that the hydrogen-air mixture, which must be dissipated by the ventilation system of the battery compartment, is no longer explosive. In this way, it can be dispensed with to form the entire residual gas system explosion-proof, which can be saved for the residual gas system space and weight in the submarine.
  • the battery compartment is preferably as in formed known arrangements explosion-proof, since in the dilution of the hydrogen with air initially an explosive mixture is formed before the mixture is diluted by supplied air or oxygen fed into the battery compartment so far that the explosive limit is exceeded and an explosion is excluded.
  • the derivation of the released from the fuel cell system hydrogen in the battery compartment has the advantage that in addition to the explosion-proof because of the release of hydrogen from the batteries formed battery compartment no other parts of the system must be explosion proof, as it used to be in a recombiner for the removal of the Fuel cell released hydrogen was required.
  • a water separator is preferably arranged, which deposits the water contained in the gas released by the fuel cell system, in particular on the anode side thereof, so that only gaseous components, in particular pure hydrogen, are supplied to the residual gas system or the battery compartment ,
  • the water separator is connected to a water tank for receiving the separated water.
  • the water collected there can then be drained or pumped off at certain intervals.
  • a gas barrier is preferably arranged in a line connection between the water separator and the water tank, which prevents gas, in particular hydrogen, from entering the water tank from the water separator.
  • Such a gas barrier may for example be formed as a U-tube, which in the line connection between water and Water tank is arranged. This U-tube causes a portion of the conduit to be constantly filled with water so that no gas can pass through the conduit.
  • the gas barrier can also be formed in other ways, for example in the manner of a siphon.
  • the water tank is provided with a vent line which communicates with the battery compartment.
  • gas in particular hydrogen
  • the water tank can be discharged into the battery compartment and be discharged from there, as described above, via the ventilation system of the battery compartment.
  • the water tank is preferably nitrogen-buffered to prevent hydrogen from entering.
  • a recombiner for converting hydrogen into water is expediently arranged in the ventilation system of the battery compartment.
  • a recombiner forms a catalyst in which the hydrogen with oxygen, which is supplied into the battery compartment as air or in the form of pure oxygen, burns to water in an exothermic process.
  • the recombiner may for this purpose be formed in a known manner from recombiner mats, as is known from existing battery-exhaust venting systems.
  • the gas circulation in the ventilation system of the battery compartment is preferably carried out by means of boat ventilation by air is supplied to the battery compartment via the ventilation, so that the gas in the battery compartment then flows further into the ventilation system and from there back to the air circuit in the boat is supplied, wherein the hydrogen is present in the battery compartment, can be burned by the described recombiner to water or water vapor.
  • a water separator may be provided in the ventilation system of the battery compartment at a suitable location.
  • the hydrogen released from the fuel cell at the anode side is captured by an encapsulation of the fuel cell and initially fed to a water separator 6 via a residual gas line 4.
  • This fuel cell system 2 preferably has such a structure that the oxygen and the hydrogen side of the fuel cell are strictly separated from each other, so that the released hydrogen can be collected separately as pure hydrogen on the anode side of the fuel cell and can be discharged through the residual gas line 4.
  • the gas discharged in the residual gas line 4 can only additionally contain small amounts of water, which are released in addition to the hydrogen on the anode side of the fuel cell. This water is separated in the water separator 6 and passed via a line 8 into a water tank 10.
  • the line 8 has a section formed as a U-tube, in which water collects, so that the line 8 is completely filled with water in the region of the U-tube 12, so that it is prevented that gaseous hydrogen from the water separator. 6 can get into the water tank 10.
  • the hydrogen now separated from the water is passed from the water separator 6 via a further line 14 in the battery compartment 16, in which the lead-acid batteries of the submarine are arranged.
  • the battery compartment 16 is encapsulated and designed explosion-proof, since the lead batteries also released hydrogen.
  • this is provided with a vent line 18 which also leads into the battery compartment 16, so that gas, in particular hydrogen from the water tank 10 can also be passed into the battery compartment 16.
  • the battery compartment 16 thus collected on the one hand, the output of the fuel cell system 2 hydrogen, which is supplied via the line 14 and optionally via the line 18, and on the other hand, the hydrogen, which is released by the batteries.
  • About the boat ventilation 20 air and thus oxygen is passed into the battery compartment 16 via a line or an inlet, whereby in the battery compartment 16, a dilution of the hydrogen gas takes place, so that there is a hydrogen-air mixture is formed.
  • the battery compartment 16 is designed to be explosion-proof.
  • the resulting hydrogen-air mixture is fed into a ventilation system 22.
  • a conduit 24 which directs the hydrogen-air mixture from the battery compartment 16 into a recombiner 26 which forms a catalyst in which the hydrogen reacts with the oxygen of the air to form water or water vapor.
  • the air is discharged from the recombiner 26 via a line 30 and returned to the boat ventilation.
  • a fan 32 is provided in the line 30, which, however, could alternatively be arranged elsewhere in the air circuit, for example in the inlet 20.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Unterseeboot mit einer Brennstoffzellenanlage.
  • Es sind Unterseeboote bekannt, welche für einen außenluftunabhängigen Antrieb zur Energieversorgung eine Brennstoffzellenanlage aufweisen, welche elektrische Energie zum Antrieb des Unterseebootes und für die übrigen Aggregate des Unterseebootes bei getauchter Fahrt bereitstellt. Derartige Brennstoffzellenanlagen sind üblicherweise zusätzlich zu einem konventionellen dieselelektrischen Antrieb vorgesehen, welcher zusätzlich Batterien, insbesondere Bleibatterien zur Speicherung elektrischer Energie für den außenluftunabhängigen Antrieb des Unterseebootes aufweist.
  • Die bekannten Brennstoffzellenanlagen in Unterseebooten werden mit Wasserstoff und Sauerstoff betrieben. Dabei entsteht in der Brennstoffzelle Wasser, welches an der Kathodenseite der Brennstoffzelle austritt. Zusätzlich tritt an der Kathodenseite überschüssiger Sauerstoff aus. An der Anodenseite der Brennstoffzellen tritt nur wenig Wasser und überschüssiger Wasserstoff zusammen mit geringen Mengen von Fremdgasen aus, welche in der Brennstoffzelle nicht mit dem Sauerstoff reagieren.
  • Das Austreten von Wasserstoff im Unterseeboot ist aufgrund des abgeschlossenen Raumes des Unterseebootes und einer daraus resultierenden Explosionsgefahr problematisch. Daher muss der Wasserstoff aufgefangen werden und wird üblicherweise über einen katalytischen Rekombinator unter Zuführung von Luft bzw. Sauerstoff in Wasser umgewandelt. Ein solches Unterseeboot ist aus der GB 2 250 130 A bekannt. Nachteilig bei dieser Technik ist, dass der Rekombinator zusätzlichen Raum, welcher im Unterseeboot üblicherweise sehr knapp bemessen ist, beansprucht und darüber hinaus relativ schwer ist, da er als druckfester Behälter explosionsfest ausgebildet werden muss.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Unterseeboot mit einer Brennstoffzellenanlage bereitzustellen, welches ein verbessertes Restgassystem zum Auffangen bzw. Ableiten der von einer der Brennstoffzellenanlage abgegebenen Abgase aufweist, welches weniger Platz und Gewicht im Unterseeboot beansprucht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Unterseeboot mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Unterseeboot weist eine Brennstoffzellenanlage sowie eine in einem Batterieraum angeordnete Batterieanlage, insbesondere mit Bleibatterien, auf. Der Batterieraum ist mit einem Lüftungssystem versehen, um von den Batterien freigesetzte Gase, bei den üblicherweise eingesetzten Bleibatterien ist dies auch Wasserstoff, gezielt aus dem Batterieraum ableiten zu können. Erfindungsgemäß wird nun eine derartige Verbindung zwischen der Brennstoffzellenanlage und dem Lüftungssystem des Batterieraumes geschaffen, dass von der Brennstoffzellenanlage freigesetzte Gase, insbesondere Wasserstoff, welcher an der Anode frei wird, ebenfalls in das Lüftungssystem des Batterieraumes abgeleitet bzw. über dieses behandelt werden. Diese Anordnung ermöglicht es, auf einen zusätzlichen Rekombinator zur Unschädlichmachung des von der Brennstoffzelle freigesetzten Wasserstoffes zu verzichten. Vielmehr wird ein ohnehin für den Batterieraum erforderliches Lüftungssystem nun zusätzlich dazu genutzt, auch die von der Brennstoffzelle freigesetzten Abgase abzuführen. Dazu ist die eigentliche Brennstoffzelle bzw. die Anodenseite entsprechend gekapselt, um die freiwerdenden Gase, insbesondere Wasserstoff, aufzufangen und über Leitungen dem Lüftungssystem des Batterieraumes zuzuführen. Da dieses Lüftungssystem bei der Verwendung von Bleibatterien ebenfalls zur Ableitung von Wasserstoff ausgebildet ist, kann dieses System problemlos auch den von der Brennstoffzellenanlage freigesetzten Wasserstoff auffangen und ableiten bzw. unschädlich machen.
  • Vorzugsweise ist die Brennstoffzellenanlage über eine Restgasleitung mit dem Batterieraum des Unterseebootes verbunden, um das von der Brennstoffzellenanlage freigesetzte Gas in den Batterieraum zu leiten. Vom Batterieraum aus wird das von der Brennstoffzelle freigesetzte Gas wie auch die von den Batterien freigesetzten Gase über das Lüftungssystem des Batterieraumes abgeleitet. So wird ein Restgassystem für die Restgase der Brennstoffquelle geschaffen, welches mit dem Lüftungssystem des Batterieraumes zu einem System verbunden ist. Der Batterieraum weist dabei vorzugsweise auch eine Belüftung bzw. einen Lufteintritt auf, durch den aus dem Inneren des Unterseebootes Luft in den Batterieraum zugeführt wird, welche die Luft bzw. Gase, welche von dem Lüftungssystem abgeleitet bzw. abgesaugt werden, ersetzt. Die Ableitung der von der Brennstoffzellenanlage freigesetzten Gase in den Batterieraum ermöglicht eine besonders einfache Ausgestaltung des gesamten Restgassystems, da die Zahl der erforderlichen Komponenten minimiert wird. Darüber hinaus kann ein einfacher Explosionsschutz gewährleistet werden, da durch die Luftzufuhr in den Batterieraum sowohl der von der Brennstoffzellenanlage als der auch von den Batterien freigesetzte Wasserstoff unter die Explosionsgrenze verdünnt werden kann. So kann sichergestellt werden, dass das Wasserstoff-Luft-Gemisch, welches von der dem Lüftungssystem des Batterieraumes abgeführt werden muss, nicht mehr explosiv ist. Auf diese Weise kann darauf verzichtet werden, das gesamte Restgassystem explosionsgeschützt auszubilden, wodurch für das Restgassystem Raum und Gewicht im Unterseeboot gespart werden können. Der Batterieraum ist vorzugsweise wie bei bekannten Anordnungen explosionsgeschützt ausgebildet, da bei der Verdünnung des Wasserstoffs mit Luft zunächst ein explosives Gemisch entsteht, bevor das Gemisch durch zugeführte Luft oder zugeführten Sauerstoff in den Batterieraum soweit verdünnt wird, dass die Explosionsgrenze unterschritten wird und eine Explosion ausgeschlossen ist. Die Ableitung des von der Brennstoffzellenanlage freigesetzten Wasserstoffes in den Batterieraum hat dabei den Vorteil, dass neben dem ohnehin wegen der Freisetzung von Wasserstoff aus den Batterien explosionsgeschützt ausgebildeten Batterieraum keine weiteren Anlagenteile explosionsgeschützt ausgebildet werden müssen, wie es früher bei einem Rekombinator zur Abfuhr des von der Brennstoffzelle freigesetzten Wasserstoffes erforderlich war.
  • In der Restgasleitung zwischen der Brennstoffzellenanlage und dem Batterieraum ist vorzugsweise ein Wasserabscheider angeordnet, welcher das in dem von der Brennstoffzellenanlage, insbesondere an deren Anodenseite freigesetzten Gas das enthaltende Wasser abscheidet, so dass dem Restgassystem oder dem Batterieraum nur gasförmige Komponenten, insbesondere reiner Wasserstoff zugeführt wird.
  • Weiter bevorzugt ist der Wasserabscheider mit einem Wassertank zur Aufnahme des abgeschiedenen Wassers verbunden. Das dort gesammelte Wasser kann dann in bestimmten Zeitabständen abgelassen bzw. abgepumpt werden.
  • Bevorzugt ist in einer Leitungsverbindung zwischen dem Wasserabscheider und dem Wassertank eine Gassperre angeordnet, welche verhindert, dass Gas, insbesondere Wasserstoff aus dem Wasserabscheider in den Wassertank eintritt.
  • Eine solche Gassperre kann beispielsweise als U-Rohr ausgebildet sein, welches in der Leitungsverbindung zwischen Wasserabscheider und Wassertank angeordnet ist. Dieses U-Rohr bewirkt, dass ein Abschnitt der Leitung ständig mit Wasser gefüllt ist, so dass kein Gas durch die Leitung durchtreten kann. Die Gassperre kann auch in anderer Weise beispielsweise nach Art eines Siphons ausgebildet werden.
  • Weiter bevorzugt ist der Wassertank mit einer Entlüftungsleitung versehen, welche mit dem Batterieraum in Verbindung steht. So kann für den Fehlerfall, in dem doch einmal Gas, insbesondere Wasserstoff in den Wassertank eingetreten ist, diese in den Batterieraum abgeleitet werden und von dort aus wie vorangehend beschrieben über das Lüftungssystem des Batterieraumes abgeführt werden.
  • Darüber hinaus ist der Wassertank vorzugsweise stickstoffgepuffert ausgebildet, um ein Eintreten von Wasserstoff zu verhindern.
  • In dem Lüftungssystem des Batterieraums ist zweckmäßigerweise ein Rekombinator zur Umwandlung von Wasserstoff in Wasser angeordnet. Ein solcher Rekombinator bildet einen Katalysator, in welchem der Wasserstoff mit Sauerstoff, welcher in den Batterieraum als Luft oder in Form von reinem Sauerstoff zugeführt wird, in einem exothermen Prozess zu Wasser verbrennt. Der Rekombinator kann dazu in bekannter Weise aus Rekombinator-Matten ausgebildet sein, wie es von bereits existierenden Batterieraumentlüftungssystemen bekannt ist. Die Gasumwälzung im Lüftungssystem des Batterieraumes erfolgt vorzugsweise mittels der Bootslüftung, indem dem Batterieraum über die Lüftung Luft zugeführt wird, so dass das Gas im Batterieraum dann weiter in das Lüftungssystem strömt und von dort wieder dem Luftkreislauf im Boot zugeführt wird, wobei der Wasserstoff, welcher im Batterieraum vorhanden ist, durch den beschriebenen Rekombinator zu Wasser bzw. Wasserdampf verbrannt werden kann.
  • Zur Abscheidung des Wassers bzw. Wasserdampfes kann in dem Lüftungssystem des Batterieraumes an geeigneter Stelle ein Wasserabscheider vorgesehen sein.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figur beschrieben, welche schematisch den Aufbau der Brennstoffzellenanlage bzw. des Restgassystems der Brennstoffzellenanlage im Zusammenhang mit der Entlüftung des Batterieraumes zeigt.
  • Der von der Brennstoffzelle an der Anodenseite freigesetzte Wasserstoff wird von einer Kapselung der Brennstoffzelle aufgefangen und über eine Restgasleitung 4 zunächst einem Wasserabscheider 6 zugeführt. Diese Brennstoffzellenanlage 2 weist vorzugsweise einen derartigen Aufbau auf, dass die Sauerstoff- und die Wasserstoffseite der Brennstoffzelle streng voneinander getrennt sind, so dass der freigesetzte Wasserstoff an der Anodenseite der Brennstoffzelle getrennt als reiner Wasserstoff aufgefangen werden kann und durch die Restgasleitung 4 abgeleitet werden kann. So besteht in diesem Bereich, da der Wasserstoff nicht mit Sauerstoff in Kontakt kommt, keinerlei Explosionsgefahr. Das in der Restgasleitung 4 abgeführte Gas kann lediglich zusätzlich geringe Mengen von Wasser enthalten, welche neben dem Wasserstoff an der Anodenseite der Brennstoffzelle freigesetzt werden. Dieses Wasser wird in dem Wasserabscheider 6 abgeschieden und über eine Leitung 8 in einen Wassertank 10 geleitet.
  • Dabei weist die Leitung 8 einen als U-Rohr ausgebildeten Abschnitt auf, in welchem sich Wasser sammelt, so dass die Leitung 8 im Bereich des U-Rohres 12 vollständig mit Wasser gefüllt ist, so dass verhindert wird, dass gasförmiger Wasserstoff von dem Wasserabscheider 6 in den Wassertank 10 gelangen kann.
  • Der nun vom Wasser getrennte Wasserstoff wird von dem Wasserabscheider 6 über eine weitere Leitung 14 in den Batterieraum 16 geleitet, in welchem die Bleibatterien des Unterseebootes angeordnet sind. Der Batterieraum 16 ist gekapselt und explosionsgeschützt ausgebildet, da die Bleibatterien ebenfalls Wasserstoff freisetzten. Für den Fall, dass doch einmal Gas in den Wassertank 10 gelangen sollte, ist dieser mit einer Entlüftungsleitung 18 versehen, welche ebenfalls in den Batterieraum 16 führt, so dass Gas, insbesondere Wasserstoff aus dem Wassertank 10 ebenfalls in den Batterieraum 16 geleitet werden kann.
  • In dem Batterieraum 16 sammelt sich somit zum einen der von der Brennstoffzellenanlage 2 abgegebene Wasserstoff, welcher über die Leitung 14 und ggf. über die Leitung 18 zugeführt wird, und zum anderen der Wasserstoff, welcher von den Batterien freigesetzt wird. Über die Bootslüftung wird über eine Leitung bzw. einen Einlass 20 Luft und damit Sauerstoff in den Batterieraum 16 geleitet, wodurch in dem Batterieraum 16 eine Verdünnung des Wasserstoffgases stattfindet, so dass dort ein Wasserstoff-Luft-Gemisch gebildet wird. Dabei wird soviel Luft zugeführt, dass die Wasserstoffkonzentration in der Luft unter die Explosionsgrenze sinkt. Da dabei der Bereich eines explosiven Gemisches bei der Mischung durchschritten werden muss, ist der Batterieraum 16 explosionsgeschützt ausgebildet.
  • Aus dem Batterieraum 16 wird das dort entstandene Wasserstoff-Luft-Gemisch in ein Lüftungs- bzw. Entlüftungssystem 22 geführt. Dies erfolgt durch eine Leitung 24, welche das Wasserstoff-Luft-Gemisch von dem Batterieraum 16 in einen Rekombinator 26 leitet, welcher einen Katalysator bildet, in dem der Wasserstoff mit dem Sauerstoff der Luft zu Wasser bzw. Wasserdampf reagiert. Die Luft wird aus dem Rekombinator 26 über eine Leitung 30 abgeleitet und wieder der Bootslüftung zugeführt. Um die Luftströmung von der Eingangsleitung 20 durch den Batterieraum 16, die Leitung 24 und den Rekombinator 26 sowie die Leitung 30 aufrechtzuerhalten, ist in der Leitung 30 ein Lüfter 32 vorgesehen, welcher jedoch alternativ auch an anderer Stelle im Luftkreislauf angeordnet werden könnte, z.B. im Einlass 20.
    • Bezugszeichenliste
    • 2 -
    Brennstoffzellenanlage
    4 -
    Restgasleitung
    6 -
    Wasserabscheider
    8 -
    Leitung
    10 -
    Wassertank
    12 -
    U-Rohr
    14 -
    Leitung
    16 -
    Batterieraum
    18 -
    Entlüftungsleitung
    20 -
    Eingangsleitung
    22 -
    Lüftungssystem
    24 -
    Leitung
    26 -
    Rekombinator
    30 -
    Leitung
    32 -
    Lüfter

Claims (10)

  1. Unterseeboot mit einer Brennstoffzellenanlage (2) und einer in einem Batterieraum (16) angeordneten Batterieanlage, wobei der Batterieraum (16) mit einem Lüftungssystem (22) versehen ist und die Brennstoffzellenanlage (2) derart mit dem Lüftungssystem (22) des Batterieraumes (16) in Verbindung steht, dass von der Brennstoffzellenanlage (2) freigesetzte Gase über das Lüftungssystem (22) des Batterieraumes (16) abgeleitet werden.
  2. Unterseeboot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzelleanlage (2) über eine Restgasleitung (4, 14) mit dem Batterieraum (16) des Unterseebootes verbunden ist, um von der Brennstoffzellenanlage (2) freigesetztes Gas in den Batterieraum (16) zu leiten.
  3. Unterseeboot nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem in der Restgasleitung (4, 14) zwischen der Brennstoffzellenanlage (2) und dem Batterieraum (16) ein Wasserabscheider (6) angeordnet ist.
  4. Unterseeboot nach Anspruch 3, bei welchem der Wasserabscheider (6) mit einem Wassertank (10) zur Aufnahme des abgeschiedenen Wassers verbunden ist.
  5. Unterseeboot nach Anspruch 4, bei welchem in einer Leitungsverbindung (8) zwischen dem Wasserabscheider (6) und dem Wassertank (10) eine Gassperre (12) angeordnet ist.
  6. Unterseeboot nach Anspruch 5, bei welchem die Leitungsverbindung (8) zwischen Wasserabscheider (6) und Wassertank (10) ein U-Rohr (12) aufweist.
  7. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welchem der Wassertank (10) mit einer Entlüftungsleitung (18) versehen ist, welche mit dem Batterieraum (16) in Verbindung steht.
  8. Unterseeboot nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei welchem der Wassertank (10) stickstoffgepuffert ist.
  9. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem in dem Lüftungssystem (22) des Batterieraumes (16) ein Rekombinator (26) zur Umwandlung von Wasserstoff in Wasser angeordnet ist.
  10. Unterseeboot nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem in dem Lüftungssystem (22) des Batterieraumes (16) ein Wasserabscheider angeordnet ist.
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Publication Number Publication Date
EP1717141A2 EP1717141A2 (de) 2006-11-02
EP1717141A3 EP1717141A3 (de) 2011-10-12
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EP06005690A Active EP1717141B1 (de) 2005-04-27 2006-03-21 Unterseeboot mit einer Brennstoffanlage

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EP (1) EP1717141B1 (de)
KR (1) KR100898457B1 (de)
DE (1) DE102005019484B3 (de)
ES (1) ES2385495T3 (de)
PT (1) PT1717141E (de)

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